JPH02272092A - Ferroelectric liquid crystal composition - Google Patents
Ferroelectric liquid crystal compositionInfo
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- JPH02272092A JPH02272092A JP1093013A JP9301389A JPH02272092A JP H02272092 A JPH02272092 A JP H02272092A JP 1093013 A JP1093013 A JP 1093013A JP 9301389 A JP9301389 A JP 9301389A JP H02272092 A JPH02272092 A JP H02272092A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野〕
本発明は電気光学的表示材料として有用な新規液晶組成
物に関するもので、特に強誘電性を有する液晶材料を提
供するものであり、従来の液晶材料と比較して、特に応
答性、メモリー性にすぐれた液晶表示素子への利用可能
性を有する液晶材料を提供するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a novel liquid crystal composition useful as an electro-optical display material, and in particular provides a liquid crystal material having ferroelectricity, which is different from conventional liquid crystal compositions. The object of the present invention is to provide a liquid crystal material that has particularly excellent responsiveness and memory performance compared to liquid crystal materials, and can be used for liquid crystal display elements.
現在、広く用いられている液晶表示素子は主にネマチッ
ク液晶を利用したTN型と呼ばれるものであって、多く
の長所・利点を有しているもののその応答性においては
、CRTなどの発光型の表示方式と比較すると、格段に
遅いという大きな欠点があった。TN型以外の液晶表示
方式も多く検討されているが1.その応答性における改
善はなかなかなされていない。The currently widely used liquid crystal display elements are mainly of the TN type, which utilizes nematic liquid crystals, and although they have many advantages, their responsiveness is inferior to that of light-emitting types such as CRTs. Compared to the display method, it had the major drawback of being much slower. Although many liquid crystal display systems other than the TN type are being considered, 1. Improvements in its responsiveness have not been readily achieved.
ところが、強誘電性スメクチック液晶を利用した液晶デ
バイスでは、従来のTN型液晶表示素子の100〜10
00倍の高速応答が可能で、かつ双安定性を有するため
、電源を切っても表示の記憶が得られる(メモリー効果
)ことが、最近明らかになった。このため、光シヤツタ
ーやプリンターヘッド、薄型テレビ等への利用可能性が
極めて大きく、現在、各方面で実用化に向けて開発研究
がなされている。However, in liquid crystal devices using ferroelectric smectic liquid crystals, the 100 to 10
It has recently been revealed that because it is capable of a 00 times faster response and has bistability, it can retain the display even when the power is turned off (memory effect). For this reason, it has great potential to be used in optical shutters, printer heads, flat-screen televisions, etc., and research and development is currently being conducted in various fields to put it into practical use.
強誘電性液晶は、液晶相としてはチルト系のキラルスメ
クチック相に属するものであるが、その中でも、実用的
に望ましいものは、最も粘度の低いキラルスメクチック
C(以下、S01と省略する。)相と呼ばれるものであ
る。The liquid crystal phase of the ferroelectric liquid crystal belongs to the tilted chiral smectic phase, and among these, the one that is practically desirable is the chiral smectic C (hereinafter abbreviated as S01) phase, which has the lowest viscosity. It is called.
S01相を示す液晶化合物(以下、SC′″化合物とい
う。)はこれまでにも検討されてきており、既に数多く
の化合物が合成されている。しかしながら、これらのs
c”化合物には単独では強誘電性液晶表示用光スイツチ
ング素子として用いるための以下の条件、即ち、
(イ)室温を含む広い温度範囲で強誘電性を示すこと
(ロ)高温域において適当な相系列を有すること
(ハ)特にキラルネマチック(以下、Nゝと省略する。Liquid crystal compounds exhibiting the S01 phase (hereinafter referred to as SC''' compounds) have been studied and many compounds have already been synthesized.
c" compound alone must meet the following conditions for use as an optical switching element for ferroelectric liquid crystal displays: (a) exhibiting ferroelectricity in a wide temperature range including room temperature; and (b) exhibiting appropriate properties in a high temperature range. Having a phase series (c) Particularly chiral nematic (hereinafter abbreviated as N).
)相において長い螺旋ピッチを示すこと(ニ)適当なチ
ルト角を持つこと
(ホ)粘性が小さいこと
(へ)自発分極がある程度以上大きな植であること
さらに
(ト)(ロ)及び(ハ)の結果として良好な配向を示す
こと
(チ)(ホ)及び(へ)の結果として、高速の応答性を
示すこと
をすべて満足するようなものは知られていなかった。) exhibiting a long helical pitch in the phase; (d) having an appropriate tilt angle; (e) having low viscosity; (f) exhibiting a large spontaneous polarization above a certain level. No material has been known that satisfies all of (1), (5), (e), and (f), which include good orientation as a result of (1), and high-speed response as a result of (f).
そのため、現在では、・SCI相を示す液晶組成物(以
下、S01液晶組成物という。)が検討用等に用いられ
ているのが、実情である。Therefore, at present, liquid crystal compositions exhibiting the SCI phase (hereinafter referred to as S01 liquid crystal compositions) are currently being used for studies and the like.
良好な配向性を得るためには、例えば、特開昭61−1
53623号公報等に示されているように、sc”相の
高温域にN1相を有する液晶において、N*相の螺旋ピ
ッチの長さを大きくする方法が一般的に有力である。こ
の場合にS01相とN0相の中間の温度域にスメクチッ
クA(以下、SAと省略する。)相を有する場合に配向
はより良好となり、螺旋ピッチを大きくするには、左螺
旋を生じさせる光学活性物質と、右螺旋を生じさせる光
学活性化合物を組み合せて用いればよいことも知られて
いる。(ネマチック(以下、Nと省略する。)液晶に光
学活性物質を添加して生じる螺旋ピッチを任意の長さに
調整することは既に公知の技術である。)しかし、これ
らの技術によっては良好な配向性は得られるものの、高
速応答性が得られるわけではなかった。In order to obtain good orientation, for example, JP-A-61-1
As shown in Japanese Patent No. 53623, etc., in a liquid crystal having an N1 phase in the high temperature range of the "sc" phase, it is generally effective to increase the length of the helical pitch of the N* phase.In this case, The orientation is better when the smectic A (hereinafter abbreviated as SA) phase is present in the temperature range between the S01 phase and the N0 phase, and in order to increase the helical pitch, an optically active substance that causes left helix and an optically active substance that causes left helix are used. It is also known that it is possible to use a combination of optically active compounds that produce a right-handed helix (nematic (hereinafter abbreviated as N)). (It is already a known technique to adjust the orientation.) However, although these techniques can provide good orientation, they do not necessarily provide high-speed response.
高速応答性を示すには、例えば、第12回液晶討論会に
おける特別講演(同討論会予稿集P、9B)で示されて
いるように、低粘性のスメクチックC(以下、SCと省
略する。)相を示す母体の液晶組成物(以下、SC母体
液晶という。)に、自発分極(以下、Psと省略する。In order to exhibit high-speed responsiveness, low-viscosity smectic C (hereinafter abbreviated as SC) is used, for example, as shown in the special lecture at the 12th Liquid Crystal Conference (Proceedings of the same conference P, 9B). ) phase (hereinafter referred to as SC matrix liquid crystal) has a spontaneous polarization (hereinafter abbreviated as Ps).
)の大きいSC0化合物を添加する方式が優れている。) is better.
この方式によれば、螺旋を生じさせる光学活性化合物の
割合が少なくなるため、螺旋ピッチは比較的長くなるが
、配向性が良好となるほど螺旋ピッチを長くしようとす
ると光学活性化合物の添加mを少量にする必要があり、
そのため自発分極が小さくなりすぎ、高速応答性が得ら
れな(なってしまう問題点があった。According to this method, the proportion of the optically active compound that produces a helix is reduced, so the helical pitch becomes relatively long. need to be,
As a result, the spontaneous polarization became too small, resulting in a problem that high-speed response could not be obtained.
また、SC母体液晶としてこれまで用いられてきたもの
は、例えば、ジャパン・デイスプレィ′86講演予稿集
(352ページ〜)又は特開昭62−583号公報に記
載されている。Further, those that have been used hitherto as SC matrix liquid crystals are described in, for example, Japan Display '86 Lecture Proceedings (from page 352) or Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-583.
RO+COO+OR’
(R,R’はアキラルなアルキル基を表わす。)(R,
R’は上記と同様。)
の如く、化合物自身又はその同族体が、SC相を示すも
のに限られるか、又はそれに加えて分子長軸に対して垂
直方向に強いダイポール(分極)を示すような液晶化合
物を添加した組成物であり、SC相の温度範囲を広く保
つと粘性が大きくなり、粘性を小さくするとSC相の温
度範囲が狭くなるという問題点があった。RO+COO+OR' (R, R' represent an achiral alkyl group) (R,
R' is the same as above. ), the compound itself or its homologues are limited to those exhibiting an SC phase, or compositions in which a liquid crystal compound is added that exhibits a strong dipole (polarization) in the direction perpendicular to the long axis of the molecule. However, if the temperature range of the SC phase is kept wide, the viscosity increases, and if the viscosity is decreased, the temperature range of the SC phase becomes narrow.
従って、従来技術では良好な配向性と高速応答性を同時
に実現するのは困難なことであった。Therefore, with the prior art, it has been difficult to simultaneously achieve good orientation and high-speed response.
本発明が解決しようとする課題は、高速応答性及び配向
性においてともに充分に満足できる強誘電性液晶組成物
を提供することにある。The problem to be solved by the present invention is to provide a ferroelectric liquid crystal composition that is fully satisfactory in both high-speed response and orientation.
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記課題を解決するために、中温域液晶及び減
粘液晶を含有し、スメクチックC相を示す液晶組成物(
以下、本発明で使用するSC母体液晶という、)に、光
学活性化合物から成るキラルドーパントを添加して成る
強誘電性液晶組成物であって、特に減粘液晶が次の一般
式(A)で表わされる化合物の少なくとも1種を含有し
、室温を含む広い温度範囲でS01相を示す強誘電性液
晶組成物を提供する。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides a liquid crystal composition (
A ferroelectric liquid crystal composition comprising a chiral dopant consisting of an optically active compound added to SC matrix liquid crystal (hereinafter referred to as SC matrix liquid crystal used in the present invention), in particular, the viscosity-reducing liquid crystal is represented by the following general formula (A). A ferroelectric liquid crystal composition containing at least one of the compounds shown above and exhibiting an S01 phase in a wide temperature range including room temperature is provided.
(式中、R1及びRhは、各々独立的に炭素原子数1〜
18の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表わすが、R1
及びRゝのうち少なくとも一方は直鎖状のアルキル基を
表わす。R′″及びRbが各々独立的に炭素原子数4〜
12の直鎖状のアルキル合が特に好ましい。(In the formula, R1 and Rh each independently have 1 to 1 carbon atoms.
18 straight-chain or branched alkyl group, R1
At least one of R and R represents a linear alkyl group. R''' and Rb each independently have 4 to 4 carbon atoms;
A linear alkyl combination of 12 is particularly preferred.
本発明で使用するSC母体液晶は、そのSC相の高温側
において、降温時に、
(イ)I(等方性液体)相→N相→SA相→SC相の相
系列を有するもの
(ロ)!相→SA相→SC相の相系列を有するもの
(ハ)■相→N相→SC相の相系列を有するもの
又は
(ニ)I相→SC相の相系列を有するもののいずれかの
相系列を有するものが用いられるが、(イ)〜(ニ)の
選択は、同時に用いるキラルドーパントによって異なる
。最も繁用性のあるのは(イ)であり、キラルドーパン
トのネマチック性(SC母体液晶に添加した場合に、N
0相の温度範囲を広げ、SA相の温度範囲を狭くしやす
い傾向)が強い場合には(ロ)を、キラルドーパントの
スメクチックA性(SC母体液晶に添加した場合に、S
A相の温度範囲を広げ、N0相の温度範囲を狭くしやす
い傾向)が強い場合には(ハ)を、また、SC性が弱く
、N9相やSA相の温度範囲を広げやすい場合などには
(ニ)を用いるのが、最も適している0重要であるのは
S00液晶組成物とした場合の相系列であって、−船釣
には、■→N“→SA→SC1の相系列が配量性の点で
有利である。一方、■→N1→S01の相系列も配向制
御方法によっては、より良好な配向を示す場合もあり、
また、大きなチルト角が得やすいので、ゲスト・ホスト
方式などには適している。The SC base liquid crystal used in the present invention has a phase sequence of (a) I (isotropic liquid) phase → N phase → SA phase → SC phase on the high temperature side of its SC phase when the temperature is lowered (b) ! A phase sequence that has a phase sequence of phase → SA phase → SC phase (c) a phase sequence of ■ phase → N phase → SC phase, or (d) a phase sequence of I phase → SC phase However, the selection of (a) to (d) differs depending on the chiral dopant used at the same time. The most commonly used method is (a), which shows the nematic property of the chiral dopant (when added to the SC matrix liquid crystal, N
If the smectic A property of the chiral dopant (tendency to widen the temperature range of the 0 phase and narrow the temperature range of the SA phase) is strong,
If there is a strong tendency to widen the temperature range of the A phase and narrow the temperature range of the N0 phase, select (c), or if the SC property is weak and the temperature range of the N9 or SA phases tends to be widened. It is most suitable to use (d) 0 What is important is the phase series when using S00 liquid crystal composition, - For boat fishing, the phase series of ■→N"→SA→SC1 On the other hand, the phase series ■→N1→S01 may also show better orientation depending on the orientation control method.
Also, since it is easy to obtain a large tilt angle, it is suitable for guest-host systems.
本発明で使用するSC母体液晶は、従来用いられてきた
ようなSC相を示す化合物から成る組成物を用いること
もできるが、より高速応答性を得るためには、以下に示
すような組成物がより好ましい。As the SC base liquid crystal used in the present invention, a composition consisting of a compound exhibiting an SC phase as conventionally used can be used, but in order to obtain faster response, the composition shown below can be used. is more preferable.
即ち、(I)2環構造であり、室温に近い温度でSC相
を示す化合物又はその同族体(アルキル鎖のみが異なる
化合物)から成る組成物(以下、中温域液晶という、)
に、
(■)2環構造であり、分子中に極性基が少なく、低粘
性の化合物(以下、減粘液晶という。)を加えて粘度を
低くし、応答性を改善した組成物である。That is, (I) a composition (hereinafter referred to as medium-temperature liquid crystal) consisting of a compound that has a two-ring structure and exhibits an SC phase at a temperature close to room temperature, or a homolog thereof (a compound that differs only in the alkyl chain);
(■) A composition with a two-ring structure, few polar groups in the molecule, and a low viscosity compound (hereinafter referred to as viscosity-reducing liquid crystal) to lower the viscosity and improve responsiveness.
(1)中温域液晶
本発明で用いる中温域液晶とは、それを構成する液晶化
合物が、光学的に不活性であり、2環構造であって、S
C相を示す化合物又は、そのアルキル鎖の炭素原子数、
形状のみが異った同族体から成り、その同族体中の少な
くとも1種の化合物は10°C以上における任意のl″
C6以温度中の範囲でモノトロピックでもよいSC相を
示す化合物である。(1) Medium-temperature liquid crystal The medium-temperature liquid crystal used in the present invention is such that the liquid crystal compound constituting it is optically inactive, has a two-ring structure, and has an S
A compound exhibiting C phase or the number of carbon atoms in its alkyl chain,
It consists of homologues that differ only in shape, and at least one compound among the homologs has a
It is a compound that exhibits an SC phase that may be monotropic in the temperature range of C6 or higher.
中温域液晶として用いられる化合物の代表的なものを以
下に掲げる。ただし、以下に示す一般式において、R+
、Rtは各々独立的に炭素原子数l〜18のアルキル基
を表わす。Typical compounds used as medium-temperature liquid crystals are listed below. However, in the general formula shown below, R+
, Rt each independently represents an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms.
([−a) (T −a−46) (1−a−47) (1−a−48) (1−a−49) (1−a−50) (1−a−51) (1−a−52) (1−a−53) R,り濶トocOR。([-a) (T-a-46) (1-a-47) (1-a-48) (1-a-49) (1-a-50) (1-a-51) (1-a-52) (1-a-53) R, ritoocOR.
R+慟バシC0OR。R+Gobashi C0OR.
=4.q弧0COR。=4. q arc 0 COR.
RtO慟恰C00R1 R,C00(’9刷>R。RtO 慟恰C00R1 R, C00 ('9th printing>R.
R,COO尋恰0R2 RICOO遥Hシ0CORz R,C(to)洲>C0ORχ (1−b) (1−c) (I −c−29) (1−c−30) R,OCO÷coo面沖OR。R, COO Jinkatsu 0R2 RICOO Haruka Hshi0CORz R,C(to)zu>C0ORχ (1-b) (1-c) (I-c-29) (1-c-30) R, OCO÷coo surface OR.
−N
Rト灸coo+R2
(1−c−32)
R,C00((叉cooイ伽R2
(1−c−34)
R10(い005量R2
(1−c−36)
RICOO+COOづツ2
(1−d)
以上の化合物のうち、中温域母体液晶としては、式(1
−a)及び式(1−b)で表わされる化合物が好ましく
、式(1−a−1)、式(1−a−2)、式(1−a−
5)、式(1−a−6)、式(1−a−41)、式(1
−a−42)及び式(1−b−1)で表わされる化合物
が特に好ましい。-N R moxibustion coo+R2 (1-c-32) R,C00((叉coo佽R2 (1-c-34) R10(i005 amount R2 (1-c-36) RICOO+COO zutsu2 (1- d) Among the above compounds, formula (1
-a) and the compound represented by the formula (1-b) are preferred, and the compounds represented by the formula (1-a-1), the formula (1-a-2), and the formula (1-a-
5), formula (1-a-6), formula (1-a-41), formula (1
-a-42) and compounds represented by formula (1-b-1) are particularly preferred.
(I[) 減粘液晶
本発明で用いる減粘液晶とは、低粘度の液晶化合物又は
組成物であって、構成する低粘度化合物は2環構造であ
って、両側鎖中のアルキル鎖の炭素原子数及びその形状
のみが異なった同族体においてもSC相を示さないが、
中温域母体液晶に添加することにより、応答性の向上に
寄与するものであり、両側鎖の少なくとも一方は、アル
キル基であり、特に望ましくは両側鎖がアルキル基であ
る化合物であって、分子内に含まれるエステル結合は1
個以下である。(I [) Reduced viscosity liquid crystal The reduced viscosity liquid crystal used in the present invention is a low-viscosity liquid crystal compound or composition, and the constituent low-viscosity compound has a two-ring structure, and the carbon atoms of the alkyl chains in both chains are Homologues that differ only in the number of atoms and their shapes do not show the SC phase, but
By adding it to a medium-temperature range base liquid crystal, it contributes to improving responsiveness, and at least one of both chains is an alkyl group, particularly preferably a compound in which both chains are an alkyl group. The ester bond contained in is 1
less than or equal to
本発明は、特に減粘液晶として前記一般式(A)で表わ
される化合物を含有することを特徴とするものである。The present invention is particularly characterized by containing a compound represented by the above general formula (A) as a viscosity-reducing liquid crystal.
−i式(A)で表わされる化合物の代表的なものと、そ
の相転移温度を第1〜4表に掲げる。-i Representative compounds represented by formula (A) and their phase transition temperatures are listed in Tables 1 to 4.
第1表
第
表
(つづき)
第
表
上表において、Crは結晶相、SAはスメクチックA相
、Nはネマチック相、■は等方性液体相を各々表わす。Table 1 (Continued) In the upper table, Cr represents a crystalline phase, SA represents a smectic A phase, N represents a nematic phase, and ■ represents an isotropic liquid phase.
・はその相が存在することを、−はその相が存在しない
(又は確認できない)ことを表わし、・の右の数字はそ
の相からより高温域の相への転移温度を表わし、()内
はその相がモノトロピックであることを表わす。・ indicates that the phase exists, - indicates that the phase does not exist (or cannot be confirmed), and the number to the right of ・ indicates the transition temperature from that phase to a phase in a higher temperature range. indicates that the phase is monotropic.
これらの化合物はいずれもN相又はSA相を示すがSC
相は示さない。一般にこのような相転移を示す液晶化合
物をSC相を示す液晶組成物に添加した場合、そのTc
(SC相の上限温度)を大きく降下させることが多い
。しかるに本発明の式(A)の化合物を添加した場合に
おいてはそのTc降下度は小さく、しかもSC相を示す
液晶組成物の粘性が低下し、応答性を大きく向上させる
ことも可能である。All of these compounds show N phase or SA phase, but SC
Phases are not shown. Generally, when a liquid crystal compound exhibiting such a phase transition is added to a liquid crystal composition exhibiting an SC phase, its Tc
(the upper limit temperature of the SC phase) is often significantly lowered. However, when the compound of formula (A) of the present invention is added, the Tc decrease is small, and the viscosity of the liquid crystal composition exhibiting the SC phase is reduced, making it possible to greatly improve the response.
減粘液晶としては、以下に示す一般式(D)で表わされ
る化合物が一般式(A)で表わされる化合物と併用して
用いることもできる。As the viscosity-reducing liquid crystal, a compound represented by the general formula (D) shown below can also be used in combination with a compound represented by the general formula (A).
Rj Q V−C←R角 ・・・(D)R1及びR
″は各々独立的に炭素原子数1〜18の直鎖状又は分岐
状のアルキル基又はアルコキシル基であって少なくとも
1方はアルキル基を表わすが、好ましくは炭素原子数3
〜12の直鎖状のアルキル基を表わし、
■は−COOOCOC1l!O0CHz−GHzGHz
、 Q=(: 、 COS 、 5CO
−又は単結合を表わす。Rj Q V-C←R angle...(D) R1 and R
'' each independently represents a linear or branched alkyl group or alkoxyl group having 1 to 18 carbon atoms, at least one of which represents an alkyl group, preferably 3 carbon atoms.
~12 represents a linear alkyl group, and ■ is -COOOOCOC1l! O0CHz-GHzGHz
, Q=(: , COS , 5CO
- or represents a single bond.
中温域液晶の配合割合は、SC母体液晶の10〜99重
量%が好ましく、60〜95重景%が特に好ましい。減
粘液晶の配合割合は、SC母体液晶の1〜90重憬%が
好ましく、5〜40重量%が特に好ましい。The blending ratio of the medium temperature range liquid crystal is preferably 10 to 99% by weight, particularly preferably 60 to 95% by weight, based on the SC base liquid crystal. The blending ratio of the viscosity-reducing liquid crystal is preferably 1 to 90% by weight, particularly preferably 5 to 40% by weight, based on the SC base liquid crystal.
減粘液晶中に、上記一般式(A)で表わされる化合物は
20重量%以上、特に40重量%以上含まれることが好
ましい。It is preferable that the reduced viscosity liquid crystal contains the compound represented by the above general formula (A) in an amount of 20% by weight or more, particularly 40% by weight or more.
本発明で使用するキラルドーパントとしては、(1)
S C”相を示す化合物、(2) S C”相思外の液
晶相のみを示す化合物又は(3)液晶性を全(示さない
化合物を用いることができるが、(3)の場合には、S
C母体液晶に添加して得られるSC*液晶組成物の液晶
性が低下する傾向を防止するために、液晶類似の骨格を
有する化合物を用いることが好ましい。The chiral dopants used in the present invention include (1)
(2) a compound that exhibits only a liquid crystal phase other than the SC'' phase, or (3) a compound that does not exhibit any liquid crystallinity, but in the case of (3), S
In order to prevent the tendency for the liquid crystallinity of the SC* liquid crystal composition obtained by adding it to the C matrix liquid crystal to decrease, it is preferable to use a compound having a skeleton similar to that of a liquid crystal.
キラルドーパントがSC*液晶組成物にもたらす諸物性
のうち重要なものは、その誘起する螺旋ピッチ、自発分
極の向き及びその大きさであるが、これらはキラルドー
パントを構成する各化合物の光学活性部位により最も大
きな影響を受ける。Among the various physical properties that a chiral dopant brings to an SC* liquid crystal composition, the important ones are the helical pitch it induces, the direction and magnitude of spontaneous polarization, and these are dependent on the optically active site of each compound constituting the chiral dopant. most affected by
これまでキラルドーパント、SC“化合物又はネマチッ
ク液晶への添加剤として用いられてきた光学活性化合物
における光学活性基の代表的なものを以下に掲げる。Typical optically active groups in optically active compounds that have been used as chiral dopants, SC" compounds, or additives to nematic liquid crystals are listed below.
<IV−32)
CH3
−O−C1l−R4
(IV−53)
C11゜
CIl OR5
0 C1l! C)l R5
0 C1
COC1h CHRs
([V−57)
−O−CIl□−CH−R5
吋
−COOCH□−Cll Rs
(IV−71)
CH,3
−O−C1l−C1+、−0−COR6(IV−75)
C1h
OC)12 CIl 0Rs
(IV−76)
C11゜
−5−C8−ps
(IV−78)
Cl+15
0 C1(2CIl 0R6
CI+3
(■−82)
N
Cl1 Rs
上記各一般式において、mは1〜4の整数を表わし、n
は1〜10の整数を表わし、R3は炭素原子数3〜8の
アルキル基を表わし、R4は炭素原子数2〜10のアル
キル基を表わし、R3は炭素原子数1〜10のアルキル
基を表わし、R6は炭素原子数1〜4のアルキル基を表
わす。<IV-32) CH3 -O-C1l-R4 (IV-53) C11゜CIl OR5 0 C1l! C)l R5 0 C1 COC1h CHRs ([V-57) -O-CIl□-CH-R5 吋-COOCH□-Cll Rs (IV-71) CH,3 -O-C1l-C1+, -0-COR6( IV-75) C1h OC)12 CIl 0Rs (IV-76) C11゜-5-C8-ps (IV-78) Cl+15 0 C1(2CIl 0R6 CI+3 (■-82) N Cl1 Rs In each of the above general formulas, m represents an integer from 1 to 4, and n
represents an integer of 1 to 10, R3 represents an alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, R4 represents an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, and R3 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. , R6 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
光学活性基として、式(IV−1)〜(rV−22)で
表わされる光学活性基のみを含有する光学活性化合物で
はSC母体液晶に添加してSC’″液晶組成物とした際
に誘起される自発分極は小さいものが多く、単独でSC
2相を示す場合でもそのほとんどが1Onc/cfl”
以下にすぎない。In optically active compounds containing only optically active groups represented by formulas (IV-1) to (rV-22), when added to an SC base liquid crystal to form an SC''' liquid crystal composition, The spontaneous polarization caused by SC is often small, and SC
Even if it shows two phases, most of them are 1Onc/cfl”
No more than the following.
一方、光学活性基として、式(IV−31)〜(■−9
1)で表わされる光学活性基を含有する光学活性化合物
は、SC母体液晶に添加してsc”液晶組成物とした際
に誘起する自発分極が大きいものが多く、単独でSC“
相を示す場合などでは300nC/cm”以上の大きな
値を示すものも存在する。On the other hand, as optically active groups, formulas (IV-31) to (■-9
Many of the optically active compounds containing the optically active group represented by 1) induce a large spontaneous polarization when added to an SC matrix liquid crystal to form an "sc" liquid crystal composition;
In some cases, such as when exhibiting a phase, a large value of 300 nC/cm'' or more exists.
このような光学活性基を末端に有するような光学活性化
合物の基本骨格の代表的なものを以下に掲げる。Typical basic skeletons of optically active compounds having such an optically active group at the end are listed below.
(V−12)
一0ΣCH!O不)0山べ百Σ
(V−60)
公−[株]
(V−84)
−Qべ)・・・−の
(V−108)
◇)oco−○べ今
(V−132)
分oco−/’:今ボ幣
(V−156)
分0CIIχ−〇
(V−180)
召(へ)戚0CH2÷
(V−204)
り+oco 〈羽
(V −228)
石Xφ)oco→シ
(V−253)
0日DCllzO□□□−
(V−500)
や+COOぺ^
上記各基本骨格中のベンゼン環あるいはシクロヘキサン
環にフッ素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基、メト
キシ基、シアノ基又は二1・四基が置換した各基本骨格
も使用できる。(V-12) 10ΣCH! O non) 0 mountain 100 Σ (V-60) public - [stock] (V-84) -Qbe) ... -'s (V-108) ◇) oco -○be now (V-132) minute oco-/': Imabohei (V-156) Min0CIIχ-〇(V-180) Sho (he) relative0CH2÷ (V-204) Ri+oco〈Hane (V-228) Stone Xφ) oco→shi( V-253) 0 day DCllzO□□□- (V-500) and +COOpe^ Fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, methyl group, methoxy group, cyano group or Each basic skeleton substituted with 21.4 groups can also be used.
/
以上のような基本骨格の片側もしくは両側に前記キラル
基が結合した光学活性化合物がキラルドーパントの構成
成分として有効に使用することができる。特に両側に前
記キラル基が結合した一般式(B)
Ql−Z Ql中
〔式中、Q”及びQ”は互いに異なった光学活性基であ
って、各光学活性基は少なくとも1個の不斉炭素原子を
有し、かつ、Q l 1″及びQl1のうち少なくとも
1方の基は、不斉炭素原子が酸素、イオつ、窒素、フッ
素、塩素あるいは−C−又は−C=Nと直結した構造を
有する。Zは一般式これらの環上の任意の1〜2個の水
素原子がフッ素原子又はシアノ基に置換した構造を表わ
すが、上の水素原子がフッ素原子又はシアノ基に置換し
た構造においては、
Yl及びYtは各々独立的に単結合、−COO−−oc
o−−co□O、’0(Jlz CHzCII□
−−c =i c −−cos−又は−5CO−を表わ
すが、単結合、 Coo OCOCFIto−又
は−OCO。−である場合が好ましく、m−1の場合に
は、YI及びYtの内の少なくとも一方が単結合である
ことが好ましい。)
で表わされる液晶性分子の中心骨格(コア)部分を表わ
す、〕
で表わされる光学活性化合物が好ましい。/ The optically active compound having the chiral group bonded to one or both sides of the basic skeleton as described above can be effectively used as a constituent component of a chiral dopant. In particular, general formula (B) in which the above chiral groups are bonded to both sides Ql-Z Ql [wherein, Q" and Q" are mutually different optically active groups, and each optically active group has at least one asymmetric At least one of Ql1'' and Ql1 has a carbon atom, and the asymmetric carbon atom is directly bonded to oxygen, iodine, nitrogen, fluorine, chlorine, or -C- or -C=N. Z represents a structure in which any one or two hydrogen atoms on these rings are substituted with a fluorine atom or a cyano group; In , Yl and Yt each independently represent a single bond, -COO--oc
o--co□O,'0(Jlz CHzCII□
--c = ic --cos- or -5CO-, but a single bond, Coo OCOCFIto- or -OCO. - is preferable, and in the case of m-1, it is preferable that at least one of YI and Yt is a single bond. ) represents the central skeleton (core) portion of a liquid crystal molecule represented by the following. Optically active compounds represented by the following are preferable.
−1ife式(B)で表わされる光学活性化合物におい
て、特に、少なくとも一方の光学活性基は前記(rV−
31)〜(IV−91)で表わされる基のいずれかであ
ることが望ましい。-1ife In the optically active compound represented by formula (B), in particular, at least one optically active group is the (rV-
31) to (IV-91) are preferable.
このように、基本骨格の両側に互いに異ったキラル基が
結合した光学活性化合物を用いることによる利点として
以下の点を挙げることができる。As described above, the following points can be cited as advantages of using an optically active compound in which different chiral groups are bonded to both sides of the basic skeleton.
(1)片側にのみキラル基を有する化合物より強い自発
分極を示しうる。(1) It can exhibit stronger spontaneous polarization than a compound having a chiral group on only one side.
即ち、前記(IV−31)〜(IV−91)で表わされ
る基から選ばれるキラル基と(IV−1)〜(IV−2
2)で表わされる基から選ばれるキラル基とを基本骨格
の両側に有する化合物と、同一の基本骨格でキラル基と
しては(IV−31)〜(■−91)で表わされる基か
ら選ばれる同一の基のみで他の側はアキラルな基である
化合物をそれぞれSC母体液晶に添加して、その外挿値
として自発分極を求めてみると、両側にキラル基を有す
る化合物の方が10〜30r+C/cmzあるいはそれ
以上大きい。(IV−1)〜(IV−22)で表わされ
る基に由来する自発分極はたかだか10nC/cya”
程度であるので、両側のキラル基による自発分極の単純
和よりも太き(なっていることがわかる。That is, a chiral group selected from the groups represented by (IV-31) to (IV-91) and (IV-1) to (IV-2)
2) A compound having chiral groups selected from the groups represented by (IV-31) to (■-91) on both sides of the basic skeleton, and a compound having the same basic skeleton with chiral groups selected from the groups represented by (IV-31) to (■-91). Compounds with only one group and an achiral group on the other side are added to the SC base liquid crystal, and when the spontaneous polarization is determined as an extrapolated value, it is found that the compound having chiral groups on both sides has a 10 to 30r+C /cmz or larger. The spontaneous polarization derived from the groups represented by (IV-1) to (IV-22) is at most 10 nC/cya.
It can be seen that it is thicker than the simple sum of the spontaneous polarizations due to the chiral groups on both sides.
さらに(fV−31)〜(IV−91)で表わされる基
から選ばれる基であって互いに異ったキラル基を上記基
本骨格の両側に有するような化合物では、両方のキラル
基による自発分極の極性(よく知られた強誘電性液晶で
ある(S)−2−ンチルブチルb−デシルオキシベンジ
リデンアミノフェニルシンナメート(DOBAMBC)
の極性をeと決める。)を同一にあわせた場合には非常
に大きい自発分極を得ることができる。Furthermore, in a compound that is a group selected from the groups represented by (fV-31) to (IV-91) and has different chiral groups on both sides of the basic skeleton, the spontaneous polarization due to both chiral groups is Polar ((S)-2-ethylbutyl b-decyloxybenzylidene aminophenyl cinnamate (DOBAMBC), a well-known ferroelectric liquid crystal)
The polarity of is determined as e. ), a very large spontaneous polarization can be obtained.
この場合には両側のキラル基による自発分極の単純和よ
りもさらに100nC/cm”あるいはそれ以上に大き
な自発分極を得ることもできる。In this case, a larger spontaneous polarization of 100 nC/cm'' or more can be obtained than the simple sum of the spontaneous polarizations due to the chiral groups on both sides.
キラルドーパントとしてはその誘起しろる自発分極が大
きい程、その使用量が少なくてもすむので、低粘性のS
C母体液晶の割合を多くすることができ、その結果、S
CI液晶組成物の低粘度化が可能となる。結果として、
応答性の向上につながるものである。As a chiral dopant, the larger the spontaneous polarization it induces, the less it needs to be used.
The proportion of C matrix liquid crystal can be increased, and as a result, S
It is possible to reduce the viscosity of the CI liquid crystal composition. as a result,
This leads to improved responsiveness.
(2)NI相あるいはSC1相に誘起する螺旋ピッチが
非常に長い化合物、及び非常に短い化合物など、螺旋ピ
ッチを調整することが可能である。(2) It is possible to adjust the helical pitch, such as a compound with a very long helical pitch or a very short helical pitch induced in the NI phase or SC1 phase.
前述のように良好な配向性を得るためには、そのN′″
相あるいはS04相における螺旋ピッチが長いことが重
要である。キラルドーパントは全体として螺旋ピッチが
調整されていればよいのであって、個々の化合物につい
ては、必ずしもその必要はないが、キラルドーパントの
主成分としてはある程度螺旋ピッチが長い方が、その調
整が容易である。また、螺旋ピッチ調整を主目的として
加える化合物では、その螺旋ピッチが短い程、その添加
量を押えることができるので好都合である。As mentioned above, in order to obtain good orientation, the N′″
It is important that the helical pitch in the phase or S04 phase is long. It is only necessary that the helical pitch of the chiral dopant is adjusted as a whole, and this is not necessarily necessary for each individual compound, but it is easier to adjust the helical pitch if the main component of the chiral dopant has a somewhat longer helical pitch. It is. Further, in the case of a compound added primarily for the purpose of adjusting the helical pitch, the shorter the helical pitch, the more convenient the amount added can be suppressed.
螺旋ピッチを長くするには、両側のキラル基による螺旋
ピッチの向きが互いに相反すればよいが、(IV−31
)〜(IV−91)で表わされる基から選ばれる基を両
側に有する化合物では、その自発分極の極性は同一であ
ることが好ましい。In order to lengthen the helical pitch, the directions of the helical pitch due to the chiral groups on both sides should be opposite to each other, but (IV-31
) to (IV-91), it is preferable that the polarities of their spontaneous polarizations be the same.
(3)大きな自発分極を示しうる特に(IV−31)〜
(IV−91)で表わされる基から選ばれるキラル基で
あって、不斉合成、光学分割等の化学的手法により得ら
れたものは、その光学純度は必ずしも100%ではない
ものが多いが、これらを100%に精製するのはかなり
困難である。しかしながら、天然物から得られた(S)
−2−メチルブタノール由来のキラル基、あるいは微生
物工学的手法で得られるような光学純度の極めて高いキ
ラル基と組み合わせれば、これらはジアステレオマーと
なるため、クロマトグラフィー、再結晶による分離が容
易となり光学純度を100%に近づけることができる。(3) Particularly (IV-31) ~ which can show large spontaneous polarization
Chiral groups selected from the groups represented by (IV-91) obtained by chemical methods such as asymmetric synthesis and optical resolution often do not have 100% optical purity; It is quite difficult to purify these to 100%. However, (S) obtained from natural products
-When combined with a chiral group derived from 2-methylbutanol or a chiral group with extremely high optical purity such as those obtained by microbial engineering techniques, these become diastereomers, which can be easily separated by chromatography or recrystallization. Therefore, the optical purity can be brought close to 100%.
一般式(B)の化合物は、キラルドーパントの構成成分
として10%以上、好ましくは30%以上、特に好まし
くは50%以上用いるのが有効である。It is effective to use the compound of general formula (B) in an amount of 10% or more, preferably 30% or more, particularly preferably 50% or more as a constituent component of the chiral dopant.
一般式(B)の化合物中で、特に好ましい基本骨格とキ
ラル基の組み合せを有する化合物を以下に示す。Among the compounds of general formula (B), compounds having particularly preferable combinations of basic skeleton and chiral group are shown below.
上記一般式中、R4及びR4rは各々独立的に炭素原子
数2〜10のアルキル基を表わし、R5及びR、rは各
々独立的に炭素原子数1〜10のアルキル基を表わし、
R1は炭素原子数2〜10の直鎖状のアルキル基又は炭
素原子数3〜10の分岐状のアルキル基、又は炭素原子
数4〜10の少なくとも1個の不斉炭素を含む光学的活
性なアルキル基を表わし、iは0〜5の整数を表わし、
Yは単結合、−o−、−oco−、−coo−、又は−
ocoo −を表わし、Wは、塩素フッ素又は−〇−C
H3を表わし、Z′は、
す。In the above general formula, R4 and R4r each independently represent an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, R5, R, and r each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
R1 is a linear alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 10 carbon atoms, or an optically active group containing at least one asymmetric carbon having 4 to 10 carbon atoms. represents an alkyl group, i represents an integer of 0 to 5,
Y is a single bond, -o-, -oco-, -coo-, or -
ocoo -, W is chlorine fluorine or -〇-C
represents H3, and Z' is.
XI及びX4は各々独立的に水素原子、フッ素原子又は
シアノ基を表わし、X2は水素原子又はXIを表わし、
X3は水素原子又はX4を表わすCOO−
0CO−
−CI+!0−
−OCII□−1
又は単
及びX4のうち少なくとも一方は水素原子を表わす。XI and X4 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom or a cyano group, X2 represents a hydrogen atom or XI,
X3 represents a hydrogen atom or X4 COO- 0CO- -CI+! 0--OCII□-1 or at least one of X4 represents a hydrogen atom.
上記のキラルドーパントは、SC母体液晶中に1〜60
重量%の割合で添加してS01液晶組成物として用いる
のが適当であるが、さらに好ましくは2〜50重量%の
割合で添加することが好ましい。キラルドーパントの添
加割合が60重量%より多いと、自発分極は増加するが
、キラルドーパント自体が母体液晶にくらべるとはるか
に粘性が大きいため、SCI液晶組成物の粘度が大きく
なり、結果的に高速応答性に悪影響を与える傾向にある
ので好ましくない、また、キラルドーパントの添加量の
増加はその螺旋ピッチを短くするために配向性にも悪影
響を与える傾向にあるので好ましくない、一方、キラル
ドーパントの添加割合が1重量%より少ないと、自発分
極があまりに小さくなりやはり高速応答性は望めない。The above chiral dopant is present in the SC matrix liquid crystal at 1 to 60%.
It is appropriate to add it in a proportion of 2% by weight and use it as an S01 liquid crystal composition, but it is more preferable to add it in a proportion of 2 to 50% by weight. When the addition ratio of the chiral dopant is more than 60% by weight, the spontaneous polarization increases, but since the chiral dopant itself has a much higher viscosity than the base liquid crystal, the viscosity of the SCI liquid crystal composition increases, resulting in high speed This is undesirable because it tends to have an adverse effect on the response.Increasing the amount of chiral dopant added is also undesirable because it tends to shorten the helical pitch and adversely affect the orientation. If the addition ratio is less than 1% by weight, the spontaneous polarization will be too small and high-speed response cannot be expected.
S01液晶組成物の自発分極の値は、3〜30nC/c
m”の範囲にあるようにキラルドーパントの添加割合を
調整することが好ましく、SC*相を示すキラルドーパ
ントの場合、単独で100nC/am”程度の自発分極
を示すか、又はそれに相当する強さの自発分極を誘起す
るキラルドーパントの場合、キラルドーパントの添加割
合は10〜40重量%の範囲が好ましく、300nC/
cm”以上の強い自発分極を示すキラルドーパントの場
合、キラルドーパントの添加割合は、2〜25重量%の
範囲が好ましい、キラルドーパントの誘起する自発分極
が強い程、その最も望ましい添加割合は減少するが、例
示した光学活性化合物からなるキラルドーパントではそ
の添加割合が1重量%を下回ることはない。The spontaneous polarization value of the S01 liquid crystal composition is 3 to 30 nC/c
It is preferable to adjust the addition ratio of the chiral dopant so that it is within the range of 100 nC/am, and in the case of a chiral dopant exhibiting an SC* phase, it alone exhibits a spontaneous polarization of about 100 nC/am, or an intensity equivalent to that. In the case of a chiral dopant that induces spontaneous polarization, the addition ratio of the chiral dopant is preferably in the range of 10 to 40% by weight, and 300nC/
In the case of a chiral dopant that exhibits a strong spontaneous polarization of cm" or more, the addition ratio of the chiral dopant is preferably in the range of 2 to 25% by weight. The stronger the spontaneous polarization induced by the chiral dopant, the more the most desirable addition ratio decreases. However, in the chiral dopants made of the optically active compounds exemplified, the addition ratio is never less than 1% by weight.
本発明のS01液晶組成物は、等方性液体状態からの冷
却時においてN“相、次いでSA相を経てS01相へと
相転移するが、その際N”相からSA相への相転移温度
(以下N”−3A点という、)から、該N′″−3A点
の1度高温側までにおけるN0相に出現する螺旋のピッ
チが3μm以上であるSC°液晶組成物がより好ましく
、該螺旋のピッチが10μm以上であり、N“−3A点
に近づくにつれて該螺旋のピッチが発散的に大きくなる
S01液晶組成物が特に好ましい。When the S01 liquid crystal composition of the present invention is cooled from an isotropic liquid state, it undergoes a phase transition to the S01 phase through the N'' phase, then the SA phase, and at this time, the phase transition temperature from the N'' phase to the SA phase (hereinafter referred to as the N''-3A point) to the 1 degree higher temperature side of the N''-3A point, an SC° liquid crystal composition in which the pitch of the spiral appearing in the N0 phase is 3 μm or more is more preferable; Particularly preferred is an S01 liquid crystal composition in which the pitch of the helix is 10 μm or more, and the pitch of the helix increases divergently as it approaches the N''-3A point.
一般式(B)の光学活性化合物のうち、両側のキラル基
R1”+R111によってN”相に誘起される螺旋の向
きが互いに逆であるような化合物では、その誘起する螺
旋ピッチはかなり長いため、このような化合物をキラル
ドーパントの主成分として用いる場合には、螺旋ピッチ
調整が不要であるか、あるいは容易であることが多いが
、−船釣には以下のようにして螺旋ピッチを長く調整す
ることができる。Among the optically active compounds of general formula (B), in compounds where the directions of the helices induced in the N'' phase by the chiral groups R1''+R111 on both sides are opposite to each other, the induced helical pitch is quite long. When such a compound is used as the main component of a chiral dopant, adjusting the helical pitch is often unnecessary or easy; however, for boat fishing, the helical pitch can be adjusted to a longer length as follows. be able to.
複数の光学活性化合物を含むS00液晶組成物のN0相
に出現する螺旋のとッチP(μm)は各光学活性物質の
濃度をCi、各単位濃度あたりの螺旋のピッチをPi
(μm)とするとおり、(ここでは螺旋のピッチは右
巻きを正、左巻きを負とする。)、これを用いてsc”
液晶組成物の5A−N”点T0におけるPlをp、i
とする時、となるようにCiを選べばよい、ここでPi
はN相を有する該SC母体液晶に各光学活性化合物を単
位濃度添加することにより測定が可能である。The helical pitch P (μm) that appears in the N0 phase of an S00 liquid crystal composition containing multiple optically active compounds is determined by Ci representing the concentration of each optically active substance and Pi representing the pitch of the helix per unit concentration of each optically active substance.
(μm) (Here, the pitch of the spiral is defined as positive for right-handed spiral and negative for left-handed spiral).
Pl at 5A-N'' point T0 of the liquid crystal composition is p, i
, then choose Ci such that, where Pi
can be measured by adding a unit concentration of each optically active compound to the SC matrix liquid crystal having an N phase.
実際にはToは各Ciによって変化するが、各光学活性
化合物を該SC母体液晶中に、濃度、ΣCtだけ添加し
たときの5A−N”点の変化などから、かなり正確に類
推できることが多く、推定値T 、 1とそれを用いて
選ばれた組成物のToとが大きく異なる場合には70/
に換えてTゆを用いて再度測定すればよい。In reality, To changes depending on each Ci, but it can often be estimated fairly accurately from the concentration of each optically active compound in the SC matrix liquid crystal, and the change in the 5A-N'' point when adding ΣCt, etc. If the estimated value T, 1 and the To of the composition selected using it are significantly different, 70/
Instead, measure again using Tyu.
本発明のSC*液晶組成物のN′″相を示す温度範囲は
、3度以上30度未満の範囲が好ましい。The temperature range in which the SC* liquid crystal composition of the present invention exhibits the N'' phase is preferably 3 degrees or more and less than 30 degrees.
N”相を示す温度範囲が、3度未満である場合、降温時
にすみやかにSA相に相転移するため、N“相で液晶分
子を充分に配向しにくくなる傾向にあるので好ましくな
い、また、N“相を示す温度範囲が30度以上である場
合、30$液晶組成物の透明点が高温になり、セルに液
晶材料を充填する工程等における作業性に悪影響を及ぼ
す傾向にあるので好ましくない。If the temperature range in which the N" phase is exhibited is less than 3 degrees, it is not preferable because the phase transition to the SA phase occurs immediately when the temperature decreases, making it difficult to sufficiently align liquid crystal molecules in the N" phase. If the temperature range showing the N" phase is 30 degrees or higher, the clearing point of the 30$ liquid crystal composition becomes high, which tends to adversely affect workability in the process of filling the cell with the liquid crystal material, which is not preferable. .
キラルドーパントは、キラルドーパント自体の液晶性の
有無にかかわらず、SC母体液晶に添加した場合に、
(1) N”相を示す温度範囲を拡大する傾向にある
もの、又は
(2) N”相を示す温度範囲を縮小する傾向にある
もの
など、それぞれ固有の性質を有している。本発明のSC
*液晶組成物のN′″相を示す温度範囲を上記の好まし
い範囲に調整するためには、(1)の場合、N相を示す
温度範囲が狭いSC母体液晶、又は、N相を示さないS
C母体液晶を用いればよく、(2)の場合、N相を示す
温度範囲が広いSC母体液晶を用いればよい。この方法
は、N1相に限らず、SA相及びSC′″相についても
同様に応用することができる。例えば、キラルドーパン
トがS01液晶組成物のSA相のみを拡大し、N0相及
びsc”相を縮小するような場合には、SC母体液晶と
して、SC相の上限温度が高く、N相の温度範囲が広く
、かつ、SC相→N相→■相の相系列を有するもの、又
はSA相の温度範囲が狭<SC相→SA相→N相→I相
の相系列を有するものを用いればよい。A chiral dopant, when added to an SC host liquid crystal, regardless of whether or not the chiral dopant itself has liquid crystallinity, either (1) tends to expand the temperature range in which it exhibits the N'' phase, or (2) exhibits the N'' phase. Each has its own unique properties, such as those that tend to narrow the temperature range in which they occur. SC of the present invention
*In order to adjust the temperature range in which the liquid crystal composition exhibits the N''' phase to the above-mentioned preferred range, in the case of (1), the SC base liquid crystal exhibits a narrow temperature range in which it exhibits the N phase, or it does not exhibit the N phase. S
A C base liquid crystal may be used, and in the case of (2), an SC base liquid crystal that exhibits an N phase over a wide temperature range may be used. This method can be applied not only to the N1 phase but also to the SA phase and the SC'' phase. For example, the chiral dopant expands only the SA phase of the S01 liquid crystal composition, and the N0 phase and the SC'' phase. In order to reduce the size of the SC base liquid crystal, use one that has a high upper limit temperature for the SC phase, a wide temperature range for the N phase, and has a phase sequence of SC phase→N phase→■ phase, or one that has the SA phase. It is sufficient to use a material having a narrow temperature range<SC phase→SA phase→N phase→I phase.
このようなキラルドーパントの傾向は、SC母体液晶に
一定量のキラルドーパントを添加して得られるSC“液
晶組成物の相転移温度の変化を測定することにより、容
易に知ることができる。この結果から、sc”液晶組成
物における各相、特にN′″相を示す温度範囲は容易に
調整することができる。This tendency of chiral dopants can be easily determined by measuring the change in phase transition temperature of an SC liquid crystal composition obtained by adding a certain amount of chiral dopant to an SC base liquid crystal. Therefore, the temperature range in which each phase in the sc'' liquid crystal composition exhibits the N'' phase can be easily adjusted.
本発明で使用するキラルドーパントとしては、一定量の
SC母体液晶に添加することによって、ある程度以上の
自発分極(以下、P、と省略する。)を誘起することが
必要である。The chiral dopant used in the present invention is required to induce a certain level of spontaneous polarization (hereinafter abbreviated as P) by adding it to a certain amount of SC host liquid crystal.
前述の如く、SC0液晶組成物としては、そのP、の値
が、特に室温付近で3〜30nC/cm2の範囲になる
ようにキラルドーパントの添加量を調整すればよい。し
かしながら、キラルドーパントが誘起するP、の値が小
さい場合には、その添加量がSC母体液晶に対して多く
なり、これに伴なってS01液晶組成物の粘性が大きく
なり、その結果、高速応答性が得られなくなる傾向にあ
るので好ましくない。従って、本発明で使用するキラル
ドーパントとしては、SC母体液晶にto重ffi%添
加した場合に1゜O+IC/C1l”以上のP、を誘起
できるものが好ましく、5重量%添加した場合に0.5
nC/cm”以上のP、を誘起できるものが特に好まし
い。As described above, in the SC0 liquid crystal composition, the amount of chiral dopant to be added may be adjusted so that the value of P is in the range of 3 to 30 nC/cm2, especially near room temperature. However, when the value of P induced by the chiral dopant is small, the amount added is large relative to the SC base liquid crystal, and the viscosity of the S01 liquid crystal composition increases accordingly, resulting in a high-speed response. This is not preferable because it tends to make it difficult to obtain the desired characteristics. Therefore, the chiral dopant used in the present invention is preferably one that can induce P of 1°O+IC/C1l'' or more when added to the SC base liquid crystal by weight%, and 0.0% when added to the SC base liquid crystal at 5% by weight. 5
Particularly preferred is one that can induce P of nC/cm'' or more.
〔実施例]
以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本
発明の主旨及び適用範囲は、これらの実施例によって限
定されるものではない。なお、実施例中、「%」は重量
%を表わす。また組成物の相転移温度の測定は、温度調
節ステージを備えた偏光顕微鏡及び示差走査熱量計(D
SC)を併用して行った。[Examples] The present invention will be specifically explained below with reference to Examples, but the gist and scope of the present invention are not limited by these Examples. In addition, in the examples, "%" represents weight %. The phase transition temperature of the composition can also be measured using a polarizing microscope equipped with a temperature control stage and a differential scanning calorimeter (D
SC) was used in combination.
実施例I
SC母体液晶に添加してSC′″液晶組成物とした際に
、N1相に右巻きの螺旋を出現させる化合物として、式
の化合物45%とを混合して、NI相に出現させる螺旋
のピッチが調整されたキラルドーパントを調製した。Example I When added to the SC base liquid crystal to form an SC'' liquid crystal composition, 45% of the compound of the formula is mixed with 45% of the compound of the formula to make it appear in the NI phase as a compound that causes a right-handed helix to appear in the N1 phase. Chiral dopants with controlled helical pitch were prepared.
このキラルドーパントを、以下に示したSc母体液晶に
10%添加して得たS00液晶組成物の25℃における
自発分極の値は、15nC/cm”であった。The spontaneous polarization value of the S00 liquid crystal composition obtained by adding 10% of this chiral dopant to the Sc host liquid crystal shown below at 25°C was 15 nC/cm''.
なお、用いたSC母体液晶は前記一般式(1−a−1)
で表わされる化合物から
の化合物55%と、左巻きの螺旋を出現させる化合物と
して、式、
35%
及び
からなる組成物(以下、母体液晶(A)という、)であ
り、57゛C以下でSC相を、64.5℃以下でSA相
を、69°C以下でN相を各々示した。なお、60°C
における螺旋ピッチの値は外挿的に求めた値である。The SC matrix liquid crystal used has the above general formula (1-a-1)
A composition (hereinafter referred to as base liquid crystal (A)) consisting of 55% of the compound represented by the formula and 35% of the compound that causes the appearance of a left-handed helix, has an SC phase at 57°C or less. showed an SA phase at temperatures below 64.5°C, and an N phase at temperatures below 69°C. In addition, 60°C
The value of the helical pitch in is an extrapolated value.
次に、中温域液晶として、前記一般式(I−b−1)で
表わされる化合物から、
の化合物25%
の化合物25%
の化合物25%
及び
の化合物25%
から成るSC母体液晶を調製した。(以下、母体液晶(
B)という。)
次に、上記キラルドーパント16%、母体液晶(A)3
6%、母体液晶(B)36%及び、減粘液晶として、前
記式(u−28)の化合物12%から成るsc”液晶組
成物を調製した。Next, as a medium temperature range liquid crystal, an SC base liquid crystal consisting of 25% of the compound, 25% of the compound, and 25% of the compound, was prepared from the compound represented by the general formula (I-b-1). (Hereinafter, the mother liquid crystal (
B). ) Next, 16% of the above chiral dopant, 3 base liquid crystals (A)
6% of the parent liquid crystal (B), and 12% of the compound of the formula (u-28) as the thinning liquid crystal.
このSC*液晶組成物は51.5°C以下でSC”相を
、53.5 ’C以下でSA相を、56.0 ’C以下
でN1相を各々示し、それ以上の温度で、等方性液体(
1)相となった。また、室温以下で長時間放置しても結
晶化せず、その融点は明確ではなかった。This SC* liquid crystal composition exhibits an SC'' phase at temperatures below 51.5°C, an SA phase at temperatures below 53.5'C, and an N1 phase at temperatures below 56.0'C. Oriental liquid (
1) It became a phase. Furthermore, it did not crystallize even when left at room temperature or below for a long time, and its melting point was not clear.
このSC′″液晶組成物を、配向処理(ポリイミドコー
ティング−ラビング処理)を施した2枚のガラス透明電
極からなる厚さ約2μmのセルに充填し、■相から室温
まで徐冷を行ったところ、極めて良好な配向性を示し、
均一なモノドメインが得られた。This SC''' liquid crystal composition was filled into a cell with a thickness of approximately 2 μm consisting of two glass transparent electrodes that had been subjected to alignment treatment (polyimide coating/rubbing treatment), and was slowly cooled from the ■ phase to room temperature. , showing extremely good orientation,
Uniform monodomains were obtained.
このセルに電界強度10 V P−P/ u m、50
Hzの矩形波を印加してその電気光学応答速度を測定
したところ、25°Cで47μ秒の高速応答性が確認さ
れた。This cell has an electric field strength of 10 V P-P/um, 50
When a Hz rectangular wave was applied and the electro-optical response speed was measured, a high-speed response of 47 μsec at 25° C. was confirmed.
このときのチルト角は20″、自発分極は29nC/c
mzであり、コントラストは良好であった。The tilt angle at this time is 20'', and the spontaneous polarization is 29nC/c.
mz, and the contrast was good.
実施例2
実施例1において、減粘液晶として用いた式(II−2
8)の化合物に代えて、前記式(II−43)の化合物
を同量用いた以外は、実施例1と同様にしてSC′″液
晶組成物を調製した。Example 2 In Example 1, the formula (II-2
An SC'' liquid crystal composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the same amount of the compound of formula (II-43) was used in place of the compound of 8).
このSC′″液晶組成物は、47゛C以下でS01相を
、5ビC以下でSA相を、60°C以下でN1相を各々
示した。This SC'' liquid crystal composition exhibited an S01 phase at 47°C or lower, an SA phase at 5BiC or lower, and an N1 phase at 60°C or lower.
実施例1と同様にして測定したその電気光学応答速度は
、25°Cで52μ秒であった。The electro-optical response speed measured in the same manner as in Example 1 was 52 μsec at 25°C.
〔発明の効果]
本発明の強誘電性液晶組成物は、配向性及び高速応答性
に優れており、かつ、室温を含む広い温度範囲で作動が
可能な液晶材料である。[Effects of the Invention] The ferroelectric liquid crystal composition of the present invention is a liquid crystal material that has excellent orientation and high-speed response, and can operate in a wide temperature range including room temperature.
従って、本発明の強誘電性液晶組成物は、強誘電性スメ
クチック液晶を利用した液晶デバイスの材料として極め
て有用である。Therefore, the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention is extremely useful as a material for liquid crystal devices using ferroelectric smectic liquid crystals.
Claims (1)
相を示す液晶組成物に、キラルドーパントを添加して成
る強誘電性液晶組成物であって、減粘液晶が一般式(A
) ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、R^a及びR^bは各々独立的に炭素原子数1
〜18の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表わすが、R
^a及びR^bのうち、少なくとも一方は炭素原子数1
〜18の直鎖状のアルキル基を表わす。 ▲数式、化学式、表等があります▼は▲数式、化学式、
表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
、▲数式、化学式、表等があります▼ 又は▲数式、化学式、表等があります▼を表わし、▲数
式、化学式、表等があります▼はトランス −1,4−シクロヘキシレン基を表わす。)で表わされ
る化合物を含有することを特徴とする、室温を含む広い
温度範囲でキラルスメクチックC相を示す強誘電性液晶
組成物。 2、R^a及びR^bが各々独立的に直鎖状アルキル基
であり、▲数式、化学式、表等があります▼が▲数式、
化学式、表等があります▼又は ▲数式、化学式、表等があります▼である請求項1記載
の強誘電性液晶組成物。 3、キラルドーパントが一般式(B) Q^1^*−Z−Q^2^* 〔式中、Q^1^*及びQ^2^*は互いに異なった光
学活性基であって、各光学活性基は少なくとも1個の不
斉炭素原子を有し、かつ、Q^1*及びQ^2^*のう
ち少なくとも1方の基は、不斉炭素原子が酸素、イオウ
、窒素、フッ素、塩素あるいは▲数式、化学式、表等が
あります▼又は−C≡Nと直結した構造を有する。Zは
一般式(C) ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、
化学式、表等があります▼及び▲数式、化学式、表等が
あります▼ は各々独立的に▲数式、化学式、表等があります▼、▲
数式、化学式、表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
、▲数式、化学式、表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
又はこれら の環上の任意の1〜2個の水素原子がフッ素原子又はシ
アノ基に置換した構造を表わし、Y^1及びY^2は各
々独立的に単結合、−COO−、−OCO−、−CH_
2O−、−OCH_2−、−CH_2CH_2−、−C
≡C−、−COS−又は−SCO−を表わし、mは0又
は1を表わす。) で表わされる液晶性分子の中心骨格(コア)部分を表わ
す。〕 で表わされる光学活性化合物を含有する請求項1又は2
記載の強誘電性液晶組成物。[Claims] 1. Contains medium temperature range liquid crystal and reduced viscosity liquid crystal, smectic C
A ferroelectric liquid crystal composition prepared by adding a chiral dopant to a liquid crystal composition exhibiting a phase, wherein the viscosity-reducing liquid crystal has a general formula (A
) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (In the formula, R^a and R^b each independently represent the number of carbon atoms of 1
~18 linear or branched alkyl group, R
At least one of ^a and R^b has 1 carbon atom
~18 straight chain alkyl group. ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ is ▲mathematical formulas, chemical formulas,
There are tables, etc. ▼, ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼
, ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ or ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼, and ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ represents a trans-1,4-cyclohexylene group. ) A ferroelectric liquid crystal composition exhibiting a chiral smectic C phase over a wide temperature range including room temperature. 2. R^a and R^b are each independently a linear alkyl group, and ▲ has a mathematical formula, chemical formula, table, etc. ▼ is a ▲ mathematical formula,
The ferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, which has chemical formulas, tables, etc. ▼ or ▲ has mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼. 3. The chiral dopant has the general formula (B) Q^1^*-Z-Q^2^* [In the formula, Q^1^* and Q^2^* are different optically active groups, and each The optically active group has at least one asymmetric carbon atom, and in at least one of Q^1* and Q^2^*, the asymmetric carbon atom is oxygen, sulfur, nitrogen, fluorine, It has a structure directly connected to chlorine or ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ or -C≡N. Z is a general formula (C) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (In the formula, ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼, ▲Mathematical formulas,
There are chemical formulas, tables, etc. ▼ and ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ are each independently ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼, ▲
There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼, ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼, ▲ Mathematical formulas, chemical formulas,
There are tables, etc. ▼, ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼
, ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼, ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼, ▲ Mathematical formulas, chemical formulas,
There are tables, etc. ▼, ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼
or represents a structure in which any one or two hydrogen atoms on these rings are substituted with a fluorine atom or a cyano group, and Y^1 and Y^2 each independently represent a single bond, -COO-, -OCO- , -CH_
2O-, -OCH_2-, -CH_2CH_2-, -C
≡C-, -COS- or -SCO-, and m represents 0 or 1. ) represents the central skeleton (core) part of a liquid crystal molecule. ] Claim 1 or 2 containing an optically active compound represented by
The ferroelectric liquid crystal composition described above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1093013A JPH02272092A (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Ferroelectric liquid crystal composition |
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| JP1093013A JPH02272092A (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Ferroelectric liquid crystal composition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02272092A true JPH02272092A (en) | 1990-11-06 |
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ID=14070555
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP1093013A Pending JPH02272092A (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Ferroelectric liquid crystal composition |
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-
1989
- 1989-04-14 JP JP1093013A patent/JPH02272092A/en active Pending
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